輸電線路無人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及相關(guān)問題探討①

谷祥訪

摘 ? 要：近年來，當(dāng)航空行業(yè)在發(fā)展的時候，無人機(jī)線路巡檢也逐漸成為該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。無人機(jī)具備體積小、全方位的檢查優(yōu)勢，而且可以同紅外探測設(shè)備共同協(xié)作，一起來完成相應(yīng)的巡檢工作，進(jìn)而了解到整個輸電線路的運(yùn)行情況。本文從這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，分析了巡檢中遇到的一些問題，最后探討了無人機(jī)巡檢技術(shù)的具體應(yīng)用情況，以期為相關(guān)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路 ?無人機(jī) ?巡檢技術(shù)

中圖分類號：TM75 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0022-02

在整個電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的分布范圍比較廣，而且設(shè)置也非常復(fù)雜化，所以對于輸電線路的維護(hù)和檢修是當(dāng)下應(yīng)該解決的一個主要問題。為了進(jìn)一步提高整個線路的維護(hù)效率和質(zhì)量，相關(guān)人員可以選擇采用無人機(jī)巡檢技術(shù)，充分借助這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，確保線路的正常運(yùn)行，用于提升整個電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

1 ?無人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

無人機(jī)巡檢技術(shù)實(shí)際上是近年來才開始發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù)，將航空、電力和通信等多個專業(yè)相互結(jié)合在一起，然后形成了一種高尖的技術(shù)領(lǐng)域。從當(dāng)前我國的應(yīng)用情況而言，國家電網(wǎng)企業(yè)在進(jìn)行無人機(jī)巡線的研究中，也取得了一些階段性的效果。相關(guān)人員利用直升機(jī)，搭設(shè)相機(jī)和成像儀對線路進(jìn)行相應(yīng)的巡檢，而且從拍攝到的圖片來看，可以鑒別出導(dǎo)線和桿塔上的各種缺陷。但是在具體應(yīng)用的過程中，這種方式也存在著一些問題，如無法防雨、預(yù)防風(fēng)力的能力比較小，我國江西和遼寧電力企業(yè)就嘗試著通過無人機(jī)的方式來巡檢輸電線路，可只是購買了一些搭載設(shè)備來進(jìn)行拍攝，在技術(shù)應(yīng)用還應(yīng)該有待提升。

2 ?輸電線路無人機(jī)巡檢中存在的問題

這項(xiàng)巡檢技術(shù)的應(yīng)用可以看作是電網(wǎng)企業(yè)實(shí)行改造的一種方式，在應(yīng)用的時候，可能會產(chǎn)生一些安全方面的問題。就整體而言，項(xiàng)目的安全技術(shù)和管理風(fēng)險(xiǎn)等都是影響項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵因素。輸電線路主要是三相交流電，變化的電場產(chǎn)生一些磁變的時候，會向四周激發(fā)，如若距離越近，那么磁場也會越大。通常情況下，兩塔之間的線最靠近地面，那么這個地方的強(qiáng)度則是最大的，而且強(qiáng)度會隨著距離的減少開始降低。輸電線路產(chǎn)生電磁干擾最為主要的原因還是導(dǎo)線表面和線路部件表面不良接觸所形成的放電行為。電暈的放電會受到氣候的影響，這時候產(chǎn)生的效應(yīng)就是無線電干擾，無線電干擾的實(shí)際會出現(xiàn)一些有害的，頻率比較寬的電磁波干擾，對于設(shè)備會造成負(fù)面的影響。

從目前無人機(jī)巡檢的應(yīng)用情況而言，還存在著以下的幾個問題，配件臺賬編碼、保養(yǎng)和無出庫等缺乏完善的管理。要知道，無人機(jī)的飛行分析和故障管理等都需要專業(yè)人員對其進(jìn)行智能化的管理。而且在運(yùn)行的時候，要將采集到的數(shù)據(jù)、速度和時間等都詳細(xì)地記錄下來。但是這一般是以人工記錄為主，這種方式存在著一定的缺陷性，無法保障數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性。如若數(shù)據(jù)過多，沒有統(tǒng)一的管理，這不利于檢索和分析，也無法真正發(fā)揮出數(shù)據(jù)的驅(qū)動作用。

3 ?輸電線路無人機(jī)巡檢中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 無線通信

輸電線路附近具備一些比較強(qiáng)的磁場，這會影響整體的傳輸信號，假設(shè)地面基站和無人機(jī)進(jìn)行雙向傳輸?shù)脑挘@時候才能完成無線傳輸模塊。操作人員也應(yīng)該及時做出相應(yīng)的動作指令，然后傳輸圖像數(shù)據(jù)，確定無人機(jī)的具體位置，這些都需要遠(yuǎn)距離和極快的傳輸速度。

3.2 故障檢查技術(shù)

無人機(jī)中安裝一些高清的相機(jī)，將巡檢的照片都儲存下來，按照收集到的信息，這時候，相關(guān)人員就可以準(zhǔn)確地判斷出輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)。這些方式還可以更為準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)線路和桿塔的運(yùn)行情況，如閃絡(luò)，是否有懸掛的異物，絕緣子是否出現(xiàn)了破損自爆的情況。在無人機(jī)搭設(shè)紅外儀的時候，也可以對周圍表面溫度的發(fā)熱異常點(diǎn)進(jìn)行光譜圖像分析，從而明確線路是否出現(xiàn)了故障。此外，無人機(jī)在搭設(shè)各種設(shè)備的時候，例如，探測儀和成像儀等，也可以檢測出桿塔和線路的實(shí)際運(yùn)行情況。

3.3 優(yōu)化圖像數(shù)據(jù)

為了可以準(zhǔn)確的檢測到線路的運(yùn)行情況，就需要收集到一些高質(zhì)量的影像信息。在收集信息和輸電線路的圖像時，由于機(jī)身和無人機(jī)設(shè)備出現(xiàn)了抖動，或者是其他異常情況，這時候都會導(dǎo)致定位和診斷故障，最后出現(xiàn)圖像過于模糊的情況。因此，預(yù)處理和優(yōu)化這些數(shù)據(jù)也是非常重要的一項(xiàng)工作，對于不斷變化的輸電線路，在一些比較復(fù)雜的環(huán)境中，操作人員應(yīng)該準(zhǔn)確的意識到目標(biāo)圖像之間存在的差異性，這樣才能提高整體的辨識能力。

4 ?輸電線路巡檢中無人機(jī)的應(yīng)用

4.1 巡檢系統(tǒng)

無人機(jī)巡檢系統(tǒng)主要是由無人機(jī)、通信、機(jī)載和地面站這些系統(tǒng)所構(gòu)成的。從各個部分功能的應(yīng)用情況而言，在整個無人機(jī)系統(tǒng)中，將相機(jī)和攝影機(jī)放置到機(jī)體中，通過接收地面站的遙控信息指令對輸電線路中的一些關(guān)鍵部分進(jìn)行拍照和取樣，然后實(shí)行全范圍的拍攝。對于無人機(jī)機(jī)載設(shè)備而言，這實(shí)際上也是獲取信息的一種有效途徑。對于通信設(shè)備而言，是連接系統(tǒng)和地面工作站的橋梁，將系統(tǒng)中的圖像信息按照指定的方式傳輸?shù)焦ぷ髡局?，?dāng)工作站在接收到這些信息以后，就會發(fā)送到無人機(jī)系統(tǒng)中。對于地面的工作站而言，主要的作用則是協(xié)調(diào)無人機(jī)的遙控系統(tǒng)，對采集信息的具體位置進(jìn)行定位。在巡檢的時候，一般會將小型的攝像機(jī)、測溫儀等裝置綁定在機(jī)體上，通過接受地面站信息指令來對一些重點(diǎn)部位進(jìn)行拍照取樣，然后將采集到的圖案信息利用通信設(shè)備傳輸?shù)浇K端中。工作人員也會按照采取到的圖形，在具體化的分析以后，針對可能會存在的一些故障，制定一些提前的預(yù)處理措施。

4.2 設(shè)計(jì)原則

配電線路的設(shè)計(jì)應(yīng)該在安全、可靠的基礎(chǔ)上去實(shí)行，用于提高整體的經(jīng)濟(jì)效益。例如在設(shè)計(jì)10kV配電線路的時候，一定要嚴(yán)格的控制工程造價(jià)，一方面，落實(shí)定額設(shè)計(jì)，符合整體的發(fā)展需求，選擇合適的路徑，控制協(xié)調(diào)成本。另一方面，制定多個備選方案，將絕緣導(dǎo)線、配電網(wǎng)改造設(shè)計(jì)等考慮在內(nèi)，可以將裸導(dǎo)線替換成絕緣導(dǎo)線，這樣也能減少投資的成本。如果是在一些市區(qū)的線路，運(yùn)行負(fù)荷比較大，要減少投資成本，就可以選擇采用裸導(dǎo)線，提高整體的散熱性。在郊區(qū)，那些垃圾、雜物比較多的區(qū)域，就可以選擇采用絕緣導(dǎo)線，這樣能夠避免出現(xiàn)一些短路的情況，盡量在保障安全性的基礎(chǔ)上，也要注意相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性。

4.3 應(yīng)用前景

輸電線路在巡檢的時候，無人機(jī)巡檢技術(shù)的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到線路高空作業(yè)中，這樣可以快速地找出線路的故障點(diǎn)，很大程度地減少了巡檢的時間，提高了整個工作的安全性。同時，在實(shí)際應(yīng)用的時候，也可以利用地面航模機(jī)來開展相應(yīng)的操作，需要注意的是，一定要調(diào)整拍攝的角度，這樣才能全面且系統(tǒng)地了解到線路的運(yùn)行狀態(tài)，然后告知工作人員具體的故障點(diǎn)。如若是在一些比較復(fù)雜的地形環(huán)境中，巡檢輸電線路的時候，人工操作的難度是比較高的，而在應(yīng)用了這項(xiàng)巡檢技術(shù)以后，能夠及時地找準(zhǔn)故障點(diǎn)，增強(qiáng)整體的運(yùn)行效率。

5 ?結(jié)語

現(xiàn)階段，供電的穩(wěn)定性要求有了一定的提升，輸電線路的巡檢工作也變得更為重要，如果仍舊是采用傳統(tǒng)化的檢測方式，不利于這項(xiàng)工作的順利實(shí)施。無人機(jī)巡檢是一種非常新型的技術(shù)，在具體應(yīng)用的時候，可以降低現(xiàn)場工作人員操作的難度性，提高了整體的巡檢效率。而在未來的發(fā)展中，電網(wǎng)企業(yè)還應(yīng)該加大對專業(yè)人員的培訓(xùn)力度，構(gòu)建一支技術(shù)精湛的無人機(jī)巡檢隊(duì)伍，這樣才能真正發(fā)揮出這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉劍花，方宏.無人機(jī)巡檢輸電線路技術(shù)的應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用，2016（10）：69-70.

[2] 張昌賽，劉正軍，楊樹文，等.大型無人機(jī)輸電線路巡檢數(shù)據(jù)采集與處理關(guān)鍵技術(shù)[J].測繪通報(bào)，2017（S1）：136-139.